七、饱和气和未饱和气空气的湿度
6—4 饱和蒸气 空气的湿度
6—4 饱和蒸气空气的湿度一、教学目标1．知道什么是饱和蒸气和未饱和蒸气，知道饱和蒸气压随温度而变化，与体积大小无关。
2．了解绝对湿度和相对湿度的概念，知道二者之间的定量关系，能计算相对湿度。
了解湿度计的原理。
3．会用分子动理论来说明饱和蒸气压的特点。
4．能解释与空气的湿度相关的热现象，会从数据表中查出数据进行计算。
5．学习用科学方法去研究自然现象，解释自然现象，提高学生的科学素质。
二、教学重点难点重点：理解液体和蒸气之间的动态平衡，饱和蒸气和未饱和蒸气的概念。
绝对湿度和相对湿度的概念。
难点：对绝对湿度和相对湿度概念的理解。
三、教学器材光盘。
四、教学建议教法建议实验、讲解法。
教学设计方案（一）引入新课同学们不知注意到没有，装在敞口容器里的液体，例如我们洗脸盆中的水，经过一段时间会全部蒸发干净；而盛在密闭容器里的液体，例如瓶中的饮料，即使时间很长也很难蒸发，这是什么原因呢?夏天，雷雨前后人的感觉迴然不同：雨前感觉十分闷热，雨后感觉格外清爽，这又是什么原因呢?为什么我们周围的空气里总含有水蒸气?江河里的水在蒸发，动植物的表皮和呼吸也在不断地散发出水蒸气，一定温度和体积的空气中含的水蒸气越多，空气就越潮湿；含的水蒸气越少，空气就越干燥。
空气的干湿程度跟我们的生活和生产有密切的关系。
空气太潮湿，我们会感到气闷，东西容易发霉；空气太干燥，我们的口腔和鼻腔会感到干燥难受，植物容易枯萎。
纺织厂、博物馆等都要求空气保持适当的湿度。
那么，什么是空气的湿度呢？空气的湿度如何来表示？这是我们本次课要学习的问题。
（二）引出课程内容1．饱和蒸气根据分子动理论，分子的热运动是无规则的，各个分子的运动速度都不一定相同。
因此，在任何温度下，由于分子的热运动，液体表面总有一些动能较大的液体分子，能够克服液体对它的束缚，而从液体表面逸出成为蒸气。
这些蒸气分子由于热运动和空气的流动，将分散到周围的空间里去，同时也有一部分蒸气分子会返回到液体内。
湿度及其计算
什么是湿度（RH%）及计算公式一、湿度定义在计量法中规定，湿度定义为“物象状态的量”。
日常生活中所指的湿度为相对湿度，用RH%表示。
总言之，即气体中(通常为空气中)所含水蒸汽量(水蒸汽压)与其空气相同情况下饱和水蒸气量(饱和水蒸气压)的百分比。
二、湿度测量方法湿度测量从原理上划分有二、三十种之多。
但湿度测量始终是世界计量领域中著名的难题之一。
一个看似简单的量值，深究起来，涉及相当复杂的物理—化学理论分析和计算，初涉者可能会忽略在湿度测量中必需注意的许多因素，因而影响传感器的合理使用。
常见的湿度测量方法有：动态法（双压法、双温法、分流法），静态法（饱和盐法、硫酸法），露点法，干湿球法和电子式传感器法。
三、绝对湿度和相对湿度、露点湿度很久以前就与生活存在着密切的关系,但用数量来进行表示较为困难。
对湿度的表示方法有绝对湿度、相对湿度、露点、湿气与干气的比值（重量或体积）等等。
•绝对湿度是指每立方米的空气中含有水蒸气的质量。
•相对湿度（Relative Humidity，缩写为RH）是指水蒸气在空气中达到饱和的程度，饱和时为100%RH。
当绝对湿度不变时温度越高相对湿度越小。
当空气中的含水量没有达到饱和状态，实际含水量与饱和含水量的比值就是相对湿度。
相对湿度达到100%，水就不会再自然蒸发了。
温度不同，饱和水量也不同，温度越高，容纳的水越多，温度降低了，空气中不能容纳原来那麽多的水了就会出现结露。
•凝露是当空气湿度达到一定饱和程度时，在温度相对较低的物体上凝结的一种现象。
湿度是普遍存在的，而凝露只是湿度达到一定程度时的一种特殊现象。
四、相对湿度RH%的计算公式计算相对湿度可按照下述公式：其中的符号分别是：ρw –绝对湿度，单位是克/立方米ρw,max –最高湿度，单位是克/立方米e –蒸汽压，单位是帕斯卡E –饱和蒸汽压，单位是帕斯卡s –比湿，单位是克/千克S –最高比湿，单位是克/千克湿空气大气中的空气总含有水蒸气，通常称为湿空气。
工程热力学-湿空气
在计算气流经过换热器的换热量的时候,气流一侧的换热量计算通过焓差计算相当简便：Q= M＊(H_out-H_in）
Q是换热量M是气流质量流量H为气流比焓值。
其实这不只针对气流，对于气液两相的制冷剂流动，也是同样的计算方法。
空气焓值的定义及空气焓值的计算公式
本章难点
湿空气是一种理想混合气体，遵循理想混合气体的性质，但它与一般理想混合气体又有重要区别，由于湿空气中的水蒸汽分压力达到饱和压力时将引起部分水蒸汽的冷凝,湿空气中的水蒸汽的含量将随之改变，因此要注意湿空气的特殊性质：
（1）结露和露点：湿空气在定压下降温到与水蒸汽分压力相对应的饱和温度时，所出现的冷凝现象称为结露，其温度为露点，即水蒸汽分压力相对应的饱和温度为露点温度.
热湿比ε在h—d图上反映了过程线1-2的倾斜度，也称角系数.
8．3湿空气的基本热力过程
一、加热过程
是干燥工程中不可缺少的组成过程之一。
状态参数:
kJ /kg（a)
二、冷却过程
（负值）kJ /kg（a)
若 等含湿量冷却
三、绝热加湿过程
每kg干空气吸收水蒸汽： g /kg(a）
四、定温加湿过程
kJ /kg（a)
(2）饱和湿空气和未饱和湿空气：依据其湿空气中水蒸汽是否达到饱和状态,可划分这两类湿空气.
（3）湿空气的干球温度和湿球温度：湿空气的温度称为干球温度，用湿纱布包住水银温度计的水银柱球部时，紧贴湿球表面的饱和湿空气温度称为湿球温度。通常湿球温度低于干球温度,高于露点温度。
思考题
1．有人说，相对温度表示湿空气吸收水蒸气的能力，所以相对湿度相同时在不同温度下湿空气的能力是相同的,这种说法是否正确?说明理由.
饱和蒸汽空气的湿度
[典例? ] 如图所示，一个有活塞的密闭容器内盛有 饱和水汽与少量的水，则可能发生的(现象)是
A．温度保持不变，慢慢地推进活塞， 由pTV＝C 可知容器内饱和汽压强会增大
B．温度保持不变，慢慢地推进活塞， 容器内饱和汽的压强不变
C．温度保持不变，慢慢地拉出活塞，容器内饱和 汽分子数不变
D．不移动活塞而将容器放在沸水中，容器内压强 变
解析：慢慢推进活塞和慢慢拉出活塞，密闭容器内 体积发生变化，而温度保持不变．饱和汽的压强只和 度有关，与体积无关，A故错，B 正确．温度不变，则 饱和汽压不变，饱和汽密度不变，但由于体积增大， 和汽分子数增加C，错；不移动活塞而将容器放入沸水中， 容器内饱和汽温度升高，故压强应发生D变错化误，．
对湿度大，所以B、C 对． 答案：BC
拓展一 对饱和蒸汽与饱和汽压的理解
1．在严寒的冬天里，房间窗玻璃上往往会结一层 珠，使玻璃变得雾蒙蒙的．雾珠是在窗玻璃的内表面 是外表面？雾珠是怎样形成的？
提示：雾珠是在窗玻璃的内表面．因为严寒的冬天 房间内外温差很大，室内温度高，空气的绝对而湿度大 在房间窗玻璃处温度很空低气，的饱和汽压很小当，空气 的饱和汽压小于绝对湿度时，就会有雾珠出现．
2．一瓶矿泉水喝了一半后，把瓶盖盖紧，不久瓶内 水的上方就形成了水的饱和蒸汽．当温度降低时，瓶内 和蒸汽的密度会减小，请分析饱和蒸汽密度减小的过程
提示：温度降低时，液体分子的平均动能减小单，位时 间里从液面飞出的分子数减回少到，液体的分子数大于从液 体中飞出的分子数气，态水分子密度减小直，到达到新的动 态平衡，故当温度降低时，饱和蒸汽密度减小．
难点 1.对饱和蒸汽动态 平衡的理解.
用相对湿度进行有关
2.理解相对湿度的
计算.
七、饱和气和未饱和气空气的湿度
*七、饱和气和未饱和气空气的湿度上海及江南地区每年的。
5月～6月间，常常会遇到这样的现象，洗好的衣服晾出去一整天也干不了，人们就说因为这是梅雨季节，气候潮湿。
平时粮食、棉花仓库都必须十分注意防潮，不然谷物、棉花就会霉变；图书馆、博物馆的陈列室内要安装吸湿设备，在藏有名画、孤本等文物珍品的玻璃柜里也要放置干燥剂，不然展品将会损坏。
一些工业产品、精密仪表也必须保持干燥。
这些情况表明，空气干湿程度的大小对生产和生活都有密切的关系，那么空气的干湿程度又跟哪些因素有关呢？饱和气和未饱和气生活经验告诉我们，液体盛放在敞口容器中，很容易蒸发掉。
要保存液体，必须把它盛放在密闭容器中。
这是因为液体分子始终在不停地运动，其中速度较大的分子很容易冲出液体表面层进入空间；由于容器是敞口的，已经冲出液面的分子中，只有极少数的分子会跟器壁碰撞或因分子间相互碰撞而重新回到液体中[图2-31（a）]。
在相同时间里，逸出液面的分子数大于重新回到液体的分子数，即液体的蒸发量大于气体的液化量，因此时间长了，敞口容器中的液体会全部蒸发掉。
如果液体盛放在密闭容器中，情况就不同了。
蒸发形成的气体分子不可能跑到容器之外的空间去[图2-31（b）]，随着液体的不断蒸发，液面上方气的密度不断增大，由于碰撞而回到液体中的气体分子数也逐渐增加，如果在相同时间里，回到液体中的分子数等于逸出液面的分子数，液面上方气的密度就不再增大，达到饱和状态；液体的量也不再减小，液体和气体之间达到了动态平衡。
处于动态平衡下的气叫做饱和气。
图2-31未达到饱和状态的气，叫做未饱和气。
通常盛有液体的敞口容器内，液面上方的气是未饱和气。
未饱和气具有和一般气体相同的性质。
实验表明，饱和气具有跟一般气体不同的性质：在体积一定时，由于温度升高，一方面分子运动加剧，饱和气压强将随温度升高而增大；另一方面液体蒸发加快，饱和气密度也将随温度升高而增大，所以饱和气压强将随温度升高而增大得更快。
空气湿度
空气温度与湿度湿空气中包含的水蒸气量和它所处的状态是许多工业过程和湿空气计算中通常关心的问题。
为此，除一般描述混合物的参数以外，还引入了一些新的描述湿空气的参数和概念。
在表示各种参数的符号中，脚标“v ”表示该参数属于水蒸气，“a”表示属于干空气，“s”表示是水蒸气的饱和参数，不加脚标的量表示属于整个湿空气。
绝对湿度ρv 及饱和空气：湿空气的绝对湿度是指单位体积的湿空气中包含的水蒸气质量，它也就是水蒸气的密度ρv 。
ρv 确定于湿空气温度T 及其中的水蒸气分压力p v 。
根据第一个假定，按照理想气体状态方程，有T R p v v g,v v v 1==ρ (7-21)式中R g,v 是水蒸气的气体常数。
从上式可见，在一定温度下，湿空气中水蒸气的分压力愈高，其绝对湿度愈大。
但是，在一定温度下水蒸气的分压力不可能超过其相应的饱和压力p s ，因达到饱和压力时，水蒸气开始凝结。
因此，水蒸气达到饱和时，湿空气具有该温度下最大的绝对湿度ρs 。
这时的湿空气称为饱和空气。
按式(7-21)有T R p v g,ss =ρ(7-22)湿空气在未达饱和时，其中水蒸气的分压力p v 总是小于饱和压力p s ，水蒸气处于过热状态。
相对湿度φ：空气的潮湿程度对人体感觉和健康的影响，对设备的影响，以及对工业过程的影响，主要取决于空气距离饱和的程度。
因此，常用湿空气的绝对湿度ρv 与同温度下饱和空气的绝对湿度ρs 的比值来衡量空气的潮湿程度。
这个比值称为相对湿度，用符号φ表示。
按照式(7-21)及(7-22)有s v s V p p ==ρρφ (7-23)相对湿度的数值在0～100%的范围内。
相对湿度愈小，表示空气中的水蒸气距离饱和状态愈远，空气吸收水分的能力愈大，即愈干燥；相对湿度愈大，表示空气中水蒸气距离饱和状态愈近，空气吸收水分的能力愈小，即空气愈潮湿。
饱和空气的相对湿度为100%，除非提高空气的温度，否则它不能再吸收水分。
饱和汽、饱和汽压和相对湿度
饱和汽、饱和汽压和相对湿度
1．饱和汽与未饱和汽
(1)饱和汽：与液体处于动态平衡的蒸汽．
(2)未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸汽．
2．饱和汽压
(1)定义：饱和汽所具有的压强．
(2)特点：液体的饱和汽压与温度有关，温度越高，饱和汽压越大，且饱和汽压与饱和汽的体积无关．
3．相对湿度
空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比．
即：相对湿度＝水蒸气的实际压强
同温度水的饱和汽压
.
[深度思考]在闷热的夏天我们会感到非常的不舒服，是因为空气的相对湿度大还是小呢？答案相对湿度大．
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高二物理饱和蒸汽 空气的湿度试题
高二物理饱和蒸汽空气的湿度试题1.不同温度下水的饱和汽压如表所示．由如下数据能确定天气最干燥的是( )不同温度下水的饱和汽压(单位：毫米汞柱)A．天气温度为－5℃，绝对湿度为2 mm汞柱B．天气温度为0℃，绝对湿度为3 mm汞柱C．天气温度为10℃，绝对湿度为3 mm汞柱D．天气温度为20℃，绝对湿度为10 mm汞柱【答案】C【解析】根据湿度计算公式计算可知＝×100%＝63.3%；选项A，B1选项B，B＝×100%＝65.5%；2＝9.21(3)×100%＝32.6%；选项C，B3选项D，B＝×100%＝57.0%4从上面各式比较可知，C的湿度最小，所以天气最干燥。
故选C。
【考点】本题考查了绝对湿度和相对湿度的理解。
点评：绝对湿度是指每单位容积的气体所含水分的重量，一般用mg/L作指标.相对湿度是指绝对湿度与该温度饱和状态水蒸气含量之比用百分数表达 .2.使未饱和蒸汽变成饱和蒸汽，可采用降低温度的方法，这是因为( )A．降温可使未饱和蒸汽的体积缩小，密度增大，以达到饱和B．饱和蒸汽的密度随温度降低而增大C．饱和蒸汽的密度随温度降低而减小D．未饱和蒸汽的密度随温度降低而增大【答案】C【解析】饱和汽压随温度的增高而增大。
当温度升高时，飞出的水分子的个数增多，平衡被打破，最后又达到一个新的平衡，这时，数密度变大，所以压强变大。
反之，降低温度就使原来饱和的蒸汽平衡打破，飞出的水分子数减少，密度减小，故C对；【考点】本题考查了对饱和蒸汽与温度关系的理解。
点评：饱和蒸汽,是指饱和状态下的蒸汽，是由气体分子之间的热运动现象造成的。
由于蒸汽分子处于紊乱的热运动之中，它们相互碰撞，并和容器壁以及液面发生碰撞，在和液面碰撞时，有的分子则被液体分子所吸引，而重新返回液体中成为液体分子。
开始蒸发时，进入空间的分子数目多于返回液体中分子的数目，随着蒸发的继续进行，空间蒸汽分子的密度不断增大，因而返回液体中的分子数目也增多。
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*七、饱和气和未饱和气空气的湿度
上海及江南地区每年的。
5月～6月间，常常会遇到这样的现象，洗好的衣服晾出去一整天也干不了，人们就说因为这是梅雨季节，气候潮湿。
平时粮食、棉花仓库都必须十分注意防潮，不然谷物、棉花就会霉变；图书馆、博物馆的陈列室内要安装吸湿设备，在藏有名画、孤本等文物珍品的玻璃柜里也要放置干燥剂，不然展品将会损坏。
一些工业产品、精密仪表也必须保持干燥。
这些情况表明，空气干湿程度的大小对生产和生活都有密切的关系，那么空气的干湿程度又跟哪些因素有关呢？
饱和气和未饱和气
生活经验告诉我们，液体盛放在敞口容器中，很容易蒸发掉。
要保存液体，必须把它盛放在密闭容器中。
这是因为液体分子始终在不停地运动，其中速度较大的分子很容易冲出液体表面层进入空间；由于容器是敞口的，已经冲出液面的分子中，只有极少数的分子会跟器壁碰撞或因分子间相互碰撞而重新回到液体中[图2-31（a）]。
在相同时间里，逸出液面的分子数大于重新回到液体的分子数，即液体的蒸发量大于气体的液化量，因此时间长了，敞口容器中的液体会全部蒸发掉。
如果液体盛放在密闭容器中，情况就不同了。
蒸发形成的气体分子不可能跑到容器之外的空间去[图2-31（b）]，随着液体的不断蒸发，液面上方气的密度不断增大，由于碰撞而回到液体中的气体分子数也逐渐增加，如果在相同时间里，回到液体中的分子数等于逸出液面的分子数，液面上方气的密度就不再增大，达到饱和状态；液体的量也不再减小，液体和气体之间达到了动态平衡。
处于动态平衡下的气叫做饱和气。
图2-31
未达到饱和状态的气，叫做未饱和气。
通常盛有液体的敞口容器内，液面上方的气是未饱和气。
未饱和气具有和一般气体相同的性质。
实验表明，饱和气具有跟一般气体不同的性质：在体积一定时，由于温度升高，一方面分子运动加剧，饱和气压强将随温度升高而增大；另一方面液体蒸发加快，饱和气密度也将随温度升高而增大，所以饱和气压强将随温度升高而增大得更快。
反之，当温度降低时，饱和气密度将随温度降低而减小，饱和气压强也将随温度降低而减小得更快。
在温度一定时，同种液体的饱和气密度是一定值，当体积增大时，有更多的液体将蒸发成气，当体积减小时，有更多的气分子将回到液体中，而饱和气压强将不随其体积的变化而变化。
总之，不论是温度变化还是体积变化，都会使饱和气的质量发生相应的变化，因此，对于饱和气，气体实验定律是不适用的。
空气的湿度
人们常说我国南方比北方潮湿，沿海地区比内陆地区潮湿，潮湿的含义究竟是什么呢？ 我们知道空气的主要成分是氮气和氧气，水气只占极小的比例。
在局部范围内，如沼泽地带、森林、沿海地区，空气中的水气比例会比山区、沙漠高些，但总的来说，水气在空气中所占比例还是很小的。
空气的干湿程度可以用空气中所含的水气密度来表示。
由于直接测量空气中的水气密度比较困难，而水气的压强是随其密度的增大而增大的，通常都用空气中水气的压强来表示空气的湿度。
空气中所含水气的压强叫做空气的绝对湿度，它的值通常只有几千帕。
然而人们的潮湿感觉并不是由空气的绝对湿度来决定的，而主要是跟空气中所含水气离饱和状态的远近有关。
人们将某一温度时，空气的绝对湿度跟同一温度下饱和水气压的百分比，叫做空气的相对湿度。
如果某一温度时的绝对湿度用p 表示，同一温度下的饱和水气压用p s 表示，则空气的相对湿度B 可用下式表示：
B ＝p p s
×100%。
当水气离饱和状态远时，相对湿度就小，人们就觉得干燥；当水气离饱和状态近时，相对湿度就大，人们就觉得潮湿。
【例题】
白天气温为20℃时，测得空气所含水气的压强是1.384千帕。
已知20℃时的饱和水气压为2.308千帕，求当时空气的相对湿度。
如果夜晚气温降低到17℃，空气的绝对湿度不变，已知17℃时的饱和水气压为1.912千帕，这时的相对湿度为多大？
【解】白天的相对湿度
B ＝p p s ×100%＝13842308 ×100%＝60.0%。
夜晚的相对湿度 B ʹ＝p p s ʹ ×100%＝13841912
×100%＝72.4%。
通常人们所说的湿度大或湿度小都是指相对湿度。
比较适宜的湿度是60～70%。
湿度过大或过小都会使人感到不适。
譬如，冬天的公共浴室内的湿度接近100%，天花板上会往下滴水，人们会感到闷得透不过气来。
北方的冬季湿度很小，人们的皮肤会开裂。
空气的湿度跟温度有关，空气中含有同样比例的水气，在温度较高时，水气离开饱和状态较远；而在温度较低时，水气可能已经达到饱和。
例如白天气温较高，空气中所含水气未达到饱和，到了夜间，气温降低，水气就已达到饱和，于是接近地面的空气中的水气，就以尘埃等小颗粒为凝结中心形成许多小水滴悬浮在空中，空气便变得不透明，这就是雾；如果水气凝结成水滴，附着在地面物体的表面，这就是露。
湿度对工农业生产影响很大，例如水稻在抽穗扬花期间，最适宜的湿度是70～80%，湿度太大会使花粉飞扬不开，湿度太小又会使花粉很快干枯，水稻雌蕊不易受精，影响水稻产量。
纺织厂在生产棉纱和布匹时，对空气湿度的要求很严格，如前纺车间要求湿度控制在65%左右，细纱车间要求湿度控制在55%左右，而布机车间则要求湿度为68%，不然就会影响坯布的质量。
各车间所需的湿度是通过调节水雾量和空气的比例，由空调室的送风系统将调节好湿度的空气送入各车间来实现的（见本章导图4，车间顶部的送风口）。
测定某处的空气湿度，可以用多种仪器，这里介绍一种叫做毛发
湿度计的仪器。
我们知道，经过脱脂处理后的头发，长度会随湿度变
化而改变，毛发湿度计就是根据这一特点制作的。
湿度大时，头发（图
2-32中的C ）长度会增长；湿度小时，头发长度会缩短。
指针（图2-32
中的S ）能把头发长度的微小变化显示出来，从刻度表上可直接读出
空气的湿度。
思考
1．怎样理解盛放在密闭容器中的液体不再减少的现象？
2．夏天夜晚，人们在室外乘凉，夜深以后，用手摸自己的头发或
者坐椅，会有一种阴湿的感觉，这是什么原因？
3．冬天从室外走进温暖的室内，戴眼镜的人立即会发现眼镜片变
得模糊起来，你有这样的体验吗？这是什么原因？ 4．上海等大城市郊县农村中采用大型塑料暖棚（图2-33）培育
蔬菜，即使在冬季也能为城市居民供应各种蔬菜，这种暖棚除了能透入阳光和保温外，还有什么重要作用？
图
2-33 导图4 织布车间的空调进风口
图2-32。